双稳态膜片的有限元分析与实验研究

双稳态结构是降低微流体器件功耗的有效手段,使膜片获得双稳态结构往往需要对材料进行热处理。文中提出了一种不需要进行材料热处理,通过将圆形膜嵌入半径相对较小的圆形槽从而使膜片达到双稳态效果的方法。基于聚丙烯材料,对设计和制作的双稳态结构的初始挠度、开关压强及密封能力进行了有限元分析。结果显示,当槽半径为19.75 mm,膜片半径较槽半径大100μm时,膜片能够在其中心半径为0.5 mm的区域密封600 kPa以上的入口压力,而膜片的开关压强约为5.2 kPa。通过实验测量了膜片中心变形随压强的变化及实际开关压强的大小,实验结果与仿真结果吻合较好。最后就结构制造精度对初始挠度、开关压强及密封压强的影响进行了分析。     

用于微型阀的磁性双稳态系统作用力研究

为了降低微型阀功耗,提出了一种新型磁性双稳态系统。该系统由两块钕铁硼材料环形永磁体和一片软磁片组成,其中软磁片选用钢和坡莫合金作为考查材料。采用有限元仿真的方法对软磁片受到的磁场力进行分析,结果显示:当软磁片半径较永磁体半径偏大10%左右时能够获得磁场力极值,同时通过调整两块永磁体之间的距离,软磁片所受到的磁场力能够比单永磁体作用下的受力大30%以上。对软磁片受力进行了测试并与有限元分析结果进行了比较,吻合较好,实验表明:该磁性双稳态系统能够很好地应用在微型阀当中。